氟硅酸钠连续法生产装置技术改进.doc

氟硅酸钠连续法生产装置技术改进?72?磷肥与复肥Phosphate&CompoundFertilizer2010年9月第25卷第5期氟硅酸钠连续法生产装置技术改进罗运红,杨建中,余科(云天化国际化工股份有限公司三环分公司,云南昆明650113)摘要介绍云天化三环分公司氟硅酸钠连续法生产工艺.针对该装置存在产量达不到设计能力,产品颜色发绿发黄,易结块等问题,对浓密机转耙,合成槽构件及加料方式,洗涤系统,干燥系统等方面进行技术改造并添加表面活性剂防结块.改进后,产品质量提高,消耗降低,氟硅酸钠产量达到120t/d(设计值为116.7t/d),2008年实现产值54l4万元,销售收入达54o4万元,取得较好经济效益.关键词氟硅酸钠;连续法生产;技术改造中图分类号X786文献标识码B文章编号10076220(2010)05007203ThetechnicalimprovementofsodiumfluorosilicateplantbycontinuationmethodLUOYunhong,YANGJianzhong,YUKe(ThreeCirclesCompany,YuntianhuaInternationalChemicalCo.,Ltd,Kunming,Yunnan650113,China)Abstract:TheprocessofsodiumfluorosilicateproductionbycontinuationmethodinThreeCirclesCompanyofYuntianhuaInternationalChemica1Co.,Ltd.iSintroduced.Inviewoftheexistingproblems,includingtheloweryieldthanthedesigncapacity,yellowandgreenofproductcolor,andeasycakingetc.,thetechnicaltransforrnationarecarriedoutwiththeharrowofthickener,thecomponentofsynthesisslot,feedingmodes,washingsystem,dryingsystemandaddingthesurfactantsetc.Afterimprovements,thequalityofproductisimproved,consumptionisreduced,thesodiumfluorosilicateyieldis120t/d(designvalueof116.7t/d).in2008theoutputvalueiS54.14millionRMBYuan.thesalesincomeiS54.04millionRMBYuan,withgoodeconomicbenefit.Keywords:sodiumfluorosilicate;productionofcontinuationmethod:technicaltransformation国内的氟硅酸钠生产始于20世纪60年代,最初为间歇法生产.70年代末期,南化公司研究院开发了氟硅酸钠连续法生产技术,采用定酸调盐连续合成,离心脱水分离,电热源气流干燥工艺路线,几经改造单系列产能达到3000t/a.1993年,云南红河磷肥厂采用此技术建成4500t/a装置1-2j.此后直到2006年12月,云南云天化国际化工股份有限公司三环分公司(以下简称分公司)才将氟硅酸钠连续法生产装置放大到3.5万t/a.3.5万t/a连续法生产装置2006年12月建成投入试运行后,产量达不到设计产能,生产成本高,产品易结块且颜色发黄或发绿.针对存在问题,分公司开展了技术研究和改进,现将该装置的生产工艺及技术改进情况介绍如下.1连续法生产氟硅酸钠工艺磷酸,磷肥生产副产物氟硅酸W(H:SiF)8%13%,与W(NaC1)24%左右的饱和NaC1溶液(加量按理论适宜过量),连续加入合成槽进行反应,采用变频调节控制泵输出流量,控制合成反应时间约4045min.合成槽中氟硅酸钠悬浮料浆由底部经阀门控制适宜量连续放人一级浓密机进行料浆增稠分离,养晶.一级浓密机中氟硅酸钠悬浮料浆分离后,液体(含部分硅胶,稀盐酸)由顶部溢流进入母液缓冲槽后由泵送污水处理装置,合格达标排放;增稠后氟硅酸钠晶体由浓密机底部阀门控制适宜量连续放人洗涤槽,加人适量工艺水进行洗涤,除去氟硅酸钠晶体夹带的硅胶,再流人二级浓密机进行增稠.经二级浓密机浓缩后的氟硅酸钠晶体,由底部经阀门控制适宜量连续放人料浆缓冲槽(W(Na:SiF)约60%),然后进入卧式刮刀离心机进行液固分离;二级浓密机顶部液体溢流进人洗收稿日期20100208;修回日期20100429作者简介罗运红(1966一),男,云南通海人,工程师,主要从事氟化盐,磷酸盐及工业废水处理工作.E-mail:yunhongxysina.con2010丘第25卷第5期罗运红等氟硅酸钠连续法生产装置技术改进.73.液槽回收利用,用泵打入洗涤槽作为洗涤氟硅酸钠晶体的补充水,多余部分送污水处理.氟硅酸钠晶体经卧式刮刀离心机分离后控制W(H:0)8%以下,经螺旋运输机送人气流干燥管与热空气逆流接触干燥后(干燥中热源由沸腾炉以煤为燃料提供),氟硅酸钠晶体随热气流上升,被热气体进一步干燥后由一,二级旋风收集,进人空气冷却系统经空气冷却旋风收集后进人成品储仓,计量包装,堆码.干燥管中少量块状氟硅酸钠晶体落人干燥管底部,经打散器破碎后,随热气流与干燥管中氟硅酸钠一起进入一,二级旋风收集.干燥系统中产生的含粉尘尾气经一,二级旋风除尘器,脉冲布袋除尘器收集粉尘后尾气达标排放.脉冲布袋除尘器收集的粉状氟硅酸钠,由底部出来进入螺运机单独包装作为合格品出售.连续法氟硅酸钠工艺流程见图1.图1连续法氟硅酸钠生产工艺流程2氟硅酸钠生产中出现的问题及原因分析2.1产品产量低1)卧式刮刀离心机运行不正常主要表现为:氟硅酸钠料浆过滤分离困难,分离出半成品常出现拉稀现象.主要影响因素是:氟硅酸钠料浆浓度不稳定;氟硅酸钠料浆中(硅胶)约2%;氟硅酸钠结晶细小,过0.147inln筛的粒径达92.22%.2)氟硅酸钠合成槽开车率低氟硅酸钠合成槽参照普钙设计手册常规反应器设计,采用内酸外盐加料分配盘给料方式,搅拌桨采用螺旋推进式桨叶,搅拌转速250r/rain.生产中,出现搅拌装置减速器振动较大,造成减速器支架,合成槽导流筒损坏,开车率只50%左右.3)气流干燥温度低,脉冲收尘器布袋糊袋干燥管温度,脉冲收尘器进口负压是影响干燥系统正常运行的主要因素.干燥管进口气温小于250,致使干燥温度偏低,氟硅酸钠晶体表面水分不能及时去除,产品含水分偏高,造成脉冲收尘器布袋糊袋堵塞;收尘器进口负压大于3.8kPa,干燥管中氟硅酸钠晶体颗粒悬浮于热气流中的效果差,部分固体颗粒下沉堆积于干燥管底部,导致打散器叶片卡死而不能正常运行,气流干燥系统运行率低.2.2产品发绿,发黄1)产品晶粒过细,92.22%过0.147mm筛,晶体夹带杂质多,分离,洗涤效果差,氟硅酸钠中所含游离HC1与Fe结合形成FeC1呈现绿色.2)干燥系统导致产品发黄,其原因:螺运机给料不均衡,造成干燥管中物料干燥不均,部分产品温度高被烤焦;管道内壁附着物带入产品.2.3产生结块生产中导致氟硅酸钠结块的因素有:1)氟硅酸钠晶体中存在大量的微细晶粒;2)产品(H0)大于0.5%;3)产品游离酸高,W(HC1)约0.2%.3改进措施3.1稳定氟硅酸钠料浆浓度氟硅酸钠料浆浓度是影响离心机正常运行的关键因素.卧式刮刀卸料离心机是连续运转,间歇操作的过滤式离心机.离心机工作过程中,产能受过滤介质的性质,料浆浓度及杂质含量影响大,要求过滤介质黏liJ,晶体颗粒大,料浆液固质量比1:1.生产中氟硅酸钠料浆浓度主要靠一,二级浓密机来控制.浓密机有两个作用:一是确保氟硅酸钠料浆浓度;二是对料浆中氟硅酸钠晶体与悬浮硅胶有效分离.生产操作中,通过控制浓密机底部阀门开度,确保流出氟硅酸钠料浆W(固)60%左右.若阀门开度大,氟硅酸钠料浆浓度小;阀门开度小,氟硅酸钠晶体流不出来,堵塞严重.浓密机料浆增稠原理:浓密机是带锥底大直径浅圆槽,料浆由中心进入,物料沉降至底部经一徐徐转动的耙子刮动流至出口,经底部阀门流出.装置中浓密机耙子结构为V字型,约4min转1周,由于氟硅酸钠晶体密度约为2.679kg/m,沉降速度快,沉降聚集在浓密机锥部的氟硅酸钠比较密实,流动性较差,必须靠耙子转动才能将氟硅酸钠晶体推至浓密机锥底阀门处,因此,导致氟硅酸钠料浆浓度波动大,堵塞严重.经不断摸索,将浓密机耙子改为十字型,使转耙间夹角由180.减小为9O.,缩短氟硅酸钠晶体沉降聚集时间,从而改变氟硅酸钠晶体在浓密机锥部堆积密实程度,氟硅酸钠晶体流动性得到改善,料浆浓度得到稳定控制,避免堵塞,为装置产量达标打下坚实基础.?74?磷肥与复肥2010.年第25卷第5期3.2降低氟硅酸钠料浆中硅胶含量除去料浆中悬浮硅胶主要措施:一是加强洗涤,适宜增加洗涤水用量,将氟硅酸钠料浆悬浮硅胶洗涤流程由一洗改为二洗,有效除去悬浮硅胶,使料浆中硅胶(SiO)小于0.5%;二是优化操作,严格控制一级浓密机底部阀门开度,确保浓密机顶部溢流液正常溢流,尽可能减少随氟硅酸钠晶体流出悬浮硅胶;三是改善氟硅酸钠结晶,增大氟硅酸钠晶体粒径,减少晶体细晶粒中夹带硅胶.3.3提高氟硅酸钠合成槽开车率针对装置合成槽运行故障率高的原因,安装减速器变频调速设施,使合成槽搅拌转速降至110r/min左右,避免合成槽搅拌器振动,设备运行故障率降低,合成槽开车率提升,装置产品产量提高.3.4改善氟硅酸钠晶体粒径氟硅酸钠生产中,合成槽内部部件构造,酸盐加料方式是影响产品晶体粒径的关键因素.经过不断实践,对合成槽内部部件进行优化,改进酸盐进料方式,氟硅酸钠产品晶体粒径得到改善.1)优化合成槽内部部件参数氟硅酸钠合成槽主要由酸,盐分配盘,搅拌设施,导流筒,挡板组成.改进的措施是:将合成槽导流简长度在原基础上减少1/5,适当增加挡板宽度,桨叶直径由800mm增至920mitt左右.改进后,合成槽内氟硅酸钠料浆流体的循环倍率以及搅拌强度得到增强,为结晶生成,长大创造了良好条件.2)改进酸盐进料方式生产中投料方式不当是造成局部过饱和度过大的最常见的因素.因此,生产中改进酸盐进料方式为:将氟硅酸直接引人合成槽中导流筒下部,卤水通过合成槽分配盘均匀进入合成槽中,避免氟硅酸与卤水直接接触,减小反应中氟硅酸钠料浆的过饱和度,避免更多细小晶粒的生成,从而促进氟硅酸钠晶粒生长,得到晶粒粗大的氟硅酸钠产品.3.5干燥系统改进气流干燥气固两相的接触时间极短,一般在0.52S,最长为5S.氟硅酸钠干燥过程中,干燥管温度,干燥物料水分,游离酸含量,是干燥工艺操作控制的关键.故要求:1)进料水分越低越好,加(H20)不能大于9%,否则投料不畅;2)进料中的游离盐酸必须洗干净,否则设备腐蚀加快,且会使产品发黄,发绿;3)干燥管进口气温必须>250oC,否则干燥管中物料悬浮干燥效果差,产品含水高,收尘布袋堵塞严重.根据要求,对干燥装置改进:一是增加换热器换热面积,使干燥管进口热空气温度约300,同时控制旋风收尘器出口物料温度约75,有效促进气流干燥系统正常运行;二是为输送氟硅酸钠的螺旋运输机安装变频调速,使氟硅酸钠均衡进入干燥管,避免干燥管中部分氟硅酸钠温度过高被烧焦,导致产品发黄;三是在氟硅酸钠料浆缓冲槽添加适量纯碱中和料浆中游离盐酸,控制料浆pH值在5左右,氟硅酸钠产品物彳导到改善,白度增加t4j.3.6添加表面活性剂氟硅酸钠晶体有吸湿性,使氟硅酸钠表面溶解并重结晶导致结块;氟硅酸钠晶体中存在着大量的微细晶粒,因此,环境中水分容易被氟硅酸钠晶体所吸收,引起潮解和结块.为了达到理想的防结块效果,在氟硅酸钠晶体中添加少量的防结块剂.经过反复试验,优选了抗氟硅酸钠结块的表面活性剂,在装置料浆缓冲槽添加十二烷基聚氧乙烯醚硫酸酯钠(AES),十二烷基聚氧乙烯醚(AEO),按m(AES):m(AEO)为1:2配制成0.1%溶液,每吨产品投加量60mg.加入防结剂后,产品疏松不结块,贮运性能得到极大改善,满足了市场需要.4改进效果产品质量改善,产品晶粒粗大,外观为白色,不结块;产量提高,消耗降低(见表1).表1氟硅酸钠产量及每吨产品物耗,能耗装置改造